Решён
Свет - это чистая энергия?

КвантовыйКот Физика
10.4k
6

Часто слышу выражение "свет - это чистая энергия". И в научпопе постоянно так говорят, и в школе учитель физики что то подобное упоминал. Но когда начинаю копать глубже, запутываюсь.

Если фотон не имеет массы покоя, значит он состоит только из энергии? Или это упрощение для широкой аудитории и на самом деле все сложнее?

Можно ли вообще говорить что какой то объект "состоит из энергии"? Энергия же это характеристика, а не субстанция.

Решение
92
Участник • 4 ответа

Нет. Формулировка "чистая энергия" физически бессмысленна. Энергия не является субстанцией, из которой можно что то слепить. Энергия - это измеримое свойство системы, числовая характеристика, такая же как импульс или спин.

Фотон - это квант электромагнитного поля. Он обладает энергией (E = hv), импульсом (p = hv/c), спином (равным 1), поляризацией. Говорить что он "состоит из энергии" - это все равно что сказать "мяч состоит из скорости". Путаница между объектом и его свойством.

Откуда взялся миф: из формулы E = mc^2, которую популяризаторы интерпретируют как "масса превращается в энергию". Корректнее говорить, что масса покоя - это форма энергии, а не что одно буквально превращается в другое. При аннигиляции электрона и позитрона не "масса становится светом". Два фермиона превращаются в два фотона, при этом суммарная энергия и импульс сохраняются.

У фотона нулевая масса покоя, да. Но из этого не следует, что он "нематериален" или "состоит из энергии". Фотон - полноценная частица, квантовое возбуждение электромагнитного поля. Поле реально, частица реальна, а "чистая энергия" - поэтический образ, не физический термин.

Аватар КвантовыйКот

Аналогия с мячом и скоростью просто идеальная, сразу все встало на место. Спасибо огромное!

Аватар Светлана Игнатова

Хорошо расписано, но я бы добавил, что в ОТО фотон ещё и гравитирует, т.е. искривляет пространство-время. Для "чистой энергии" довольно весомое поведение.

37
Участник • 5 ответов

Ты сам себе и ответил в последнем абзаце)) Энергия - это характеристика, а не вещество. Нельзя "состоять" из характеристики. Это как сказать "стул состоит из веса".

В научпопе так говорят потому что звучит красиво и загадочно. Продает книжки и собирает просмотры на ютубе. К реальной физике отношения не имеет.

21
Эксперт • 5 ответов

А вот тут интересный философский момент. Когда мы говорим "фотон это квант поля", мы по сути заменяем одну абстракцию другой. Что такое поле? Это математическая функция, которая каждой точке пространства-времени сопоставляет значение. Можно ли сказать что фотон "состоит из поля"? Тоже ведь странно звучит.

По факту мы не знаем, из чего "состоит" фотон в бытовом понимании слова "состоять". Мы знаем его свойства, знаем как он взаимодействует, можем предсказать его поведение. Вопрос "из чего он сделан" может просто не иметь смысла на фундаментальном уровне.

Так что "чистая энергия" - это не то чтобы миф. Это неудачная попытка перевести на обыденный язык концепцию, для которой обыденный язык не приспособлен.

3
Участник • 5 ответов

Конечно это чистая энергия! Когда вещество и антивещество аннигилируют, вся масса переходит в фотоны. Масса исчезает, остается только энергия в виде света. E = mc^2 прямо об этом говорит, Эйнштейн не зря получил нобелевку.

Аватар Алексей М.

Эйнштейн получил нобелевку за фотоэффект, а не за E=mc^2. И фотоны при аннигиляции не "чистая энергия", а вполне себе частицы со всеми квантовыми числами.

47
Участник • 4 ответа

Забавно, что этот миф упорно живет даже среди людей с техническим образованием. Помню на втором курсе физфака один парень на полном серьезе доказывал преподу, что фотон нематериален потому что у него нет массы. Препод минут пять молча смотрел на него, потом сказал: "А давление солнечного света на солнечный парус - это нематериальное давление?" Парень завис секунд на тридцать. Хороший был препод.

11
Эксперт • 1 ответ

короче свет не энергия, свет переносит энергию, как грузовик переносит груз но грузовик это не груз

Написать ответ

Премодерация гостей

Вы отвечаете как гость. Ваш ответ будет скрыт до проверки модератором. Чтобы ответ появился сразу и вы получали репутацию — войдите в аккаунт.

Будьте вежливы и соблюдайте правила платформы.